CN114401388A - 投影方法、装置、存储介质以及投影设备 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种投影方法、装置、存储介质以及电子设备，涉及投影技术领域。该方法包括：确定投影设备在正投影状态下向投影区域投射的目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息；投影目标图像，其中，目标图像的边缘区域包括根据边界曲率信息设置的不透明像素，以使目标图像投射在投影区域中的投影画面的边界在用户视觉中呈现为直线。由此，通过本公开提供的投影方法，可以软件的方式消除由于投影设备的镜头导致的投影画面的边界出现“毛边”的问题，不仅能够大幅降低投影设备的生产成本，而且畸变校正速度快、效率高。
Description
技术领域
本公开涉及投影技术领域，具体地，涉及一种投影方法、装置、存储介质以及投影设备。
背景技术
在投影过程中，由于投影设备的镜头、图像质量或者投影设备的调制平面等等存在缺陷的问题，会导致呈现的投影画面的边缘出现畸变。针对这种畸变，往往需要人工进行修正，导致投影设备的生产成本激增。
发明内容
提供该发明内容部分以便以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。该发明内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。
第一方面，本公开提供一种投影方法，包括：
确定投影设备在正投影状态下向投影区域投射的目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息；
投影目标图像，其中，目标图像的边缘区域包括根据边界曲率信息设置的不透明像素，以使目标图像投射在投影区域中的投影画面的边界在用户视觉中呈现为直线。
第二方面，本公开提供一种投影装置，包括：
确定模块，配置为确定投影设备在正投影状态下向投影区域投射的目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息；
投影模块，配置为投影目标图像，其中，目标图像的边缘区域包括根据边界曲率信息设置的不透明像素，以使目标图像投射在投影区域中的投影画面的边界在用户视觉中呈现为直线。
第三方面，本公开提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理装置执行时实现第一方面所述方法的步骤。
第四方面，本公开提供一种投影设备，包括：
存储装置，其上存储有计算机程序；
处理装置，用于执行所述存储装置中的所述计算机程序，以实现第一方面所述方法的步骤。
基于上述技术方案，通过确定投影设备在正投影状态下向投影区域投射的目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息，并根据该边界曲率信息构建目标图像，其中，目标图像的边缘区域包括根据边界曲率信息设置的不透明像素，然后投影该目标图像，使得目标图像投射在投影区域中的投影画面的边界在用户视觉中呈现为直线。通过本公开提供的投影方法，可以软件的方式消除由于投影设备的镜头导致的投影画面的边界出现“毛边”的问题，不仅能够大幅降低投影设备的生产成本，而且畸变校正速度快、效率高。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例提出的一种投影方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例提出的在正投影状态下的投影画面的示意图。
图3是根据一示例性实施例提出的第一边界线的示意图。
图4是根据一示例性实施例提出的目标图像的示意图。
图5是根据另一示例性实施例提出的目标图像的示意图。
图6是图1所示步骤110的具体流程图。
图7是根据一示例性实施例提出的不同投影画面畸变的示意图。
图8是图6所示步骤113的具体流程图。
图9是根据一示例性实施例提出的像素差值的原理示意图。
图10是根据一示例性实施例提出的构建目标图像的流程图。
图11是根据一示例性实施例提出的构建目标图像的原理示意图。
图12是根据一示例性实施例提出的经过渐变处理后的目标图像的示意图。
图13是根据一示例性实施例提出的投影装置的模块连接示意图。
图14是根据一示例性实施例提出的投影设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
图1是根据一示例性实施例提出的一种投影方法的流程图。本公开提出的投影方法可以通过投影设备执行，具体可以通过投影装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，配置于投影设备中。如图1所示，该投影方法可以包括以下步骤。
在步骤110中，确定投影设备在正投影状态下向投影区域投射的目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息。
这里，投影区域是指用于承载投影画面的区域，其中，投影区域可以是墙面，也可以是幕布等等。投影设备在正投影状态下向投影区域进行投影是指在投影区域垂直于地面的情况下，投影设备以水平放置且投影画面垂直于投影区域的状态进行投影。图2是根据一示例性实施例提出的在正投影状态下的投影画面的示意图。如图2所示，若投影设备20不带有任何畸变，投影设备20在正投影状态下向投影区域21投射的投影画面22呈现为标准矩形。
边界曲率信息可以是指目标投影画面的第一边界线上的各个像素点的位置信息，该边界曲率信息反映了第一边界线的弯曲程度。应当理解的是，在本公开实施例中，第一边界线可以是指目标投影画面的四条边界线，也可以是指目标投影画面中产生弯曲的边界线，其是可以根据实际情况进行设置的。图3是根据一示例性实施例提出的第一边界线的示意图。如图3所示，在目标投影画面30中，包括边界线AB、边界线BD、边界线CD以及边界线AC，其中，边界线BD为产生弯曲的边界线，则第一边界线的边界曲率信息为边界线BD的边界曲率信息。
应当理解的是，在正投影状态下获得的第一边界线的边界曲率信息可以认为是由于投影设备的镜头的曲率不连续而导致的目标投影画面产生的图像畸变。在投影设备的镜头的曲率不连续，目标投影画面的边缘会产生凹凸不平的“毛边”，导致在用户视觉中的投影画面不会呈现为标准矩形。
在一些实施方式中，第一边界线的边界曲率信息可以是由投影设备获取的。例如，在进行正式投影开始前，投影设备在正投影状态下向投影区域投射目标投影画面，并根据目标投影画面确定第一边界线的边界曲率信息。
在另一些实施方式中，投影设备可以接收图像标定装置向投影设备发送的第一边界线的边界曲率信息。例如，在投影设备出厂前，厂商可以在投影设备中设置第一边界线的边界曲率信息。其中，该边界曲率信息可以是厂商通过图像标定装置采集投影设备在正投影状态下向投影区域投射的目标投影画面，并根据该目标投影画面确定到的第一边界线的边界曲率信息。在投影设备投影过程中，投影设备直接根据存储的边界曲率信息进行投影校正，无需进行额外的操作。
在步骤120中，投影目标图像，其中，目标图像的边缘区域包括根据边界曲率信息设置的不透明像素，以使目标图像投射在投影区域中的投影画面的边界在用户视觉中呈现为直线。
这里，目标图像的边缘区域包括根据第一边界线的边界曲率信息设置的不透明像素。其中，该不透明像素用于遮挡目标图像上的部分像素，以使被遮挡的像素在投影画面中呈现为不透明，配合由于投影设备的镜头产生的“毛边”，从而在用户视觉中的投影画面的边界会呈现为直线。
应当理解的是，在用户视觉中的投影画面的边界呈现为直线是指在人眼的成像中为直线，而在数学意义上，投影画面的边界上的像素并不一定是严格意义上的直线。
作为一种示例，目标图像可以是在投影图像的边缘区域上，根据第一边界线的边界曲率信息设置不透明像素而获得的。其中，投影图像是指用户需要进行投影的原始图像，其可以是图片、视频等。在投影过程中，针对每一投影图像，均可以在该投影图像的边缘区域上根据第一边界线的边界曲率信息设置不透明像素，而获得目标图像。
图4是根据一示例性实施例提出的目标图像的示意图。如图4所示，图4中的子图(a)包括投影图像40、子图(b)包括第一投影画面41、子图(c)包括第一目标图像42、子图(d)包括第二投影画面43。其中，图4中的每个小正方形表示一个像素点。
投影图像40投射在投影区域中的第一投影画面41如子图(b)所示，第一投影画面41的右边界上的第一像素411、第二像素412、第三像素413以及第四像素414呈现为凸出状态，导致第一投影画面41的右边界不再呈现为直线。根据第一投影画面41的右边界的边界曲率信息，在投影图像40的右边界上设置不透明像素，获得第一目标图像42。其中，第一目标图像42的右边界中的第五像素421、第六像素422、第七像素423以及第八像素424的像素值设置为不透明，如黑色。第一目标图像42投影在投影区域上的投影效果如第二投影画面43所示，第二投影画面43的右边界呈现为直线。
应当理解的是，目标图像上的不透明像素在投影区域上的显示画面为黑色，最终获得的投影画面实际上是带有黑边的投影画面。由于黑边相对细小，并不会给用户的观看带来影响，而带来的投影画面畸变校正效果是极其明显的。
作为另一种示例，目标图像可以由投影图像和校正图像叠加而获得。其中，校正图像的边缘区域包括根据第一边界线的边界曲率信息设置的不透明像素以及校正图像的其他像素区域为透明状态。
应当理解的是，校正图像的图像大小以及分辨率等图像属性可以是与投影图像一致的。其中，校正图像实际上是作为投影图像的蒙版图层。通过校正图像来获得目标图像，在投影过程中，无需对每一帧投影图像上的像素进行单独处理，可以提高畸变校正速度以及节省计算资源。
图5是根据另一示例性实施例提出的目标图像的示意图。如图5所示，图5中的子图(e)包括校正图像50、子图(f)包括第二目标图像51、子图(g)包括第三投影画面52。其中，图5中的每个小正方形表示一个像素点。
图5中的子图(e)中的校正图像50的图像属性与图4中的投影图像40一致。根据图4中的第一投影画面41的右边界的边界曲率信息，在校正图像50的右边界上设置不透明像素。其中，校正图像50的右边界中的第九像素501、第十像素502、第十一像素503以及第十二像素504的像素值设置为不透明，其他像素点设置为透明状态。通过将校正图像50与图4所示的投影图像40进行叠加，获得图5中的子图(f)所示的第二目标图像51。第二目标图像51投射在投影区域上的投影画面为图5中的子图(g)所示的第三投影画面52。其中，第三投影画面52的显示效果与图4中的第二投影画面43的显示效果是一致的。
值得说明的是，在上述示例中，仅以目标投影画面的一条第一边界线作为示例来对镜头畸变校正的原理进行举例说明，对于目标投影画面的其他第一边界线，其镜头畸变校正的原理是一致的，在此不再赘述。另外，在上述示例中，为了便于理解本公开实施例提出的投影方法的原理，将附图4以及附图5中的投影画面的像素点均设置为与投影图像的像素点一一对应，但是在实际投影过程中，受到镜头畸变影响的像素点不一定会与对应的投影图像的像素点对应，其镜头畸变校正的原理是一致的。
由此，通过确定投影设备在正投影状态下向投影区域投射的目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息，并根据该边界曲率信息构建目标图像，其中，目标图像的边缘区域包括根据边界曲率信息设置的不透明像素，然后投影该目标图像，使得目标图像投射在投影区域中的投影画面的边界在用户视觉中呈现为直线。通过本公开提供的投影方法，可以软件的方式消除由于投影设备的镜头导致的投影画面的边界出现“毛边”的问题，不仅能够大幅降低投影设备的生产成本，而且畸变校正速度快、效率高。
图6是图1所示步骤110的具体流程图。如图6所示，步骤110中，根据目标拍摄图像，确定目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息，可以包括以下步骤。
在步骤111中，控制投影设备在正投影状态下向投影区域投射目标投影画面。
这里，关于投影设备在正投影状态下向目标投影区域投射目标投影画面的具体原理已在上述实施方式进行详细说明，在此不再赘述。
在一些情况下，由于镜头被打磨得更接近球面而非自由曲面，会导致投影画面出现“桶型/枕型畸变”。图7是根据一示例性实施例提出的不同投影画面畸变的示意图。如图7所示，“桶型/枕型畸变”主要体现在画面整体上形变较大，而“毛边畸变”主要是体现在边界线上的多个像素存在曲度不连续的想象。针对形变程度小于等于预设形变阈值的“桶型/枕型畸变”，可以基于本公开实施例提供的投影方法进行校正，针对形变程度大于预设形变阈值的“桶型/枕型畸变”，可以通过对镜头进行标定的方法对投影画面进行校正，具体方法为现有技术，在此不再详细说明。
应当理解的是，在本公开中，为了不让形变程度大于预设形变阈值的“桶型/枕型畸变”对“毛边畸变”的校正过程产生影响，在投射目标投影画面前，可以根据对投影设备的镜头进行标定，获得标定参数，并根据标定参数投射目标投影画面。因此，在目标投影画面中不存在形变程度大于预设形变阈值的“桶型/枕型畸变”。
在步骤112中，获取目标拍摄图像，其中，目标拍摄图像是拍摄装置以预设拍摄条件对投影区域进行拍摄而获得的。
这里，目标拍摄图像是在投影设备在正投影状态下向目标投影区域投射目标投影画面时，通过拍摄装置以预设拍摄条件对投影区域进行拍摄而获取到的拍摄图像。其中，预设拍摄条件使得拍摄到的目标拍摄图像只保留投影画面的边缘缺陷，该边缘缺陷可以是由于投影设备的镜头、图像质量或者投影设备的调制平面等等原因而导致的。
应当理解的是，该拍摄装置可以是设置在投影设备上的摄像头，该拍摄装置也可以是外置的相机。
在拍摄装置为外置的相机时，拍摄装置以目标拍摄条件对投影区域进行拍摄，并将拍摄装置拍摄到的第一拍摄图像作为目标拍摄图像，其中，目标拍摄条件为拍摄装置的光轴垂直于投影区域、且过目标投影画面的中心点。
示例性地，在通过外置的拍摄装置采集目标拍摄图像时，投影区域可以为半透明板，投影设备以正投影状态向该半透明板投射投影画面。在设置拍摄装置时，通过半透明板观察拍摄装置的光轴与投影设备的光轴，令拍摄装置的光轴与投影设备的光轴对齐。
应当理解的，由于拍摄装置的视角覆盖范围较小，且拍摄装置的镜头基本不存在畸变，因此，拍摄装置以目标拍摄条件拍摄到的目标拍摄图像中的投影画面的边界线的曲度变化可以理解为是由投影设备的镜头引起的。
在一些可以实现的实施方式中，在拍摄装置未以目标拍摄条件对投影区域进行拍摄时，获取拍摄装置拍摄到的第二拍摄图像，并根据第二拍摄图像中的目标投影画面与目标投影画面对应的原始图像构建的透视变换矩阵，结合第二拍摄图像各个顶点的坐标信息，获得目标拍摄图像。
其中，在实际拍摄过程中，可能会由于拍摄空间限制，导致拍摄装置未能以目标拍摄条件对投影区域进行拍摄。此时，可以将预先建立的透视变换矩阵(又称单应矩阵)与第二拍摄图像各个顶点的坐标信息相乘，获得目标拍摄图像。应当理解的是，透视变换矩阵反映了原始图像的像素点映射在拍摄图像上的位置变化关系。
作为一种示例，目标投影画面对应的原始图像可以为纯色图像，则可以在第二拍摄图像中确定目标投影画面各个顶点的坐标信息，并根据该目标投影画面各个顶点的坐标信息与对应的原始图像各个角点的坐标信息，构建透视变换矩阵。
作为另一种示例，目标投影画面对应的原始图像可以为带有特征点的特征图像，如棋盘格图像、特征点阵列图像等。此时，可以在第二拍摄图像中确定目标投影画面中各个目标特征点的坐标信息，并根据目标投影画面中各个目标特征点的坐标信息与该目标特征点在原始图像上的坐标信息，构建透视变换矩阵。
值得说明的是，在拍摄装置为设置在投影设备上的摄像头时，需要根据摄像头与投影设备的关机之间的相对位置关系，对摄像头获得的拍摄图像进行校正，以使校正后的拍摄图像相当于是在上述目标拍摄条件下获得的目标拍摄图像。
应当理解的是，在上述两个示例中，获得的目标拍摄图像中的目标投影画面的四个顶点满足以下位置关系：左上顶点与右上顶点在Y轴上的坐标值一致，左上顶点与左下顶点在X轴上的坐标值一致，右上顶点与右下顶点在X轴上的坐标值一致，左下顶点与右下顶点在Y轴上的坐标值一致。该位置关系不会由于投影设备的镜头的曲率变化不连续而出现变化。
在步骤113中，根据目标拍摄图像，确定目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息。
这里，根据目标拍摄图像中的投影画面的位于边界上的像素来确定目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息。
图8是图6所示步骤113的具体流程图。如图8所示，在一些可以实现的实施方式中，步骤113中，根据目标拍摄图像，确定目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息，可以包括以下步骤。
在步骤1131中，在目标拍摄图像中确定位于目标投影画面的第二边界线上的像素点的像素坐标。
这里，第二边界线是指在目标拍摄图像中的目标投影画面的边界线。其中，第二边界线可以是指在目标拍摄图像中的目标投影画面的四条边界线，也可以是指在目标拍摄图像中的目标投影画面中产生弯曲的边界线，其是可以根据实际情况进行设置的。
第二边界线上的像素点的像素坐标是指位于该第二边界线上的所有像素点在以目标拍摄图像中任意一点构建的参考坐标系上的坐标信息。
在一些实施方式中，可以通过图像识别模型确定目标拍摄图像中位于目标投影画面的第二边界线上的像素点的像素坐标。其中，图像识别模型可以是利用标记有四边形对应的顶点的位置的历史拍摄图像作为训练样本对机器学习模型进行训练得到的。
在另一些实施方式中，可以基于在目标拍摄图像中的目标投影画面的像素灰度值与其他图像区域的像素灰度值之间的差值，在目标拍摄图像中确定位于第二边界线上的所有像素点对应的像素坐标。
应当理解的是，由于目标投影画面相比环境光具有更高的亮度，因此，目标投影画面的边界的像素的灰度值与投影区域的像素的灰度值之间存在差异，可以根据这种灰度值之间的差异来确定像素点集。
值得说明的是，在目标拍摄图像中确定位于第二边界线上的所有像素点的像素坐标的方法可以不局限于以上实施方式提供的方法，也可以使用其他方法来获得位于第二边界线上的所有像素点的像素坐标。例如，可以通过边缘检测算法在目标拍摄图像中确定目标投影画面位于第二边界线上的所有像素点的像素坐标。边缘检测算法的具体原理是通过构建边缘提取卷积核，通过该卷积核对目标拍摄图像进行卷积操作，得到提取边缘后的图像，然后在该图像中定位到位于第二边界线上的所有像素点的像素坐标。
在步骤1132中，针对第二边界线，将该第二边界线上的一个目标点作为参考点，并根据位于第二边界线上的每一像素点的像素坐标，确定每一像素点与参考点之间的像素差值，其中，像素差值包括像素点与参考点在垂直于由该第二边界线的两个顶点构成的垂直参考线的方向上的差值。
这里，针对每一第二边界线，将该第二边界线上的一个目标点作为参考点，并根据位于第二边界线上的每一像素点的像素坐标，确定每一像素点与该参考点之间的像素差值。其中，目标点可以是该第二边界线的两个顶点中的一个，或者该目标点可以是位于由该第二边界线的两个顶点构成的垂直参考线上的其他像素点。
在一些实施方式中，在确定位于第二边界线上的所有像素点的像素坐标之后，可以获得由位于第二边界线上的所有像素点组成的像素点集，然后在该像素点集中确定两个相距最远的第一像素点，并从该像素点集中确定两个与第一像素点构成的线段的垂直距离最大的第二像素点，将该第一像素点以及第二像素点在目标拍摄图像中的位置确定为目标投影画面各个顶点的像素坐标。
应当理解的是，目标拍摄图像中的目标投影画面的四个顶点满足以下位置关系：左上顶点与右上顶点在Y轴上的坐标值一致，左上顶点与左下顶点在X轴上的坐标值一致，右上顶点与右下顶点在X轴上的坐标值一致，左下顶点与右下顶点在Y轴上的坐标值一致。因此，针对位于第二边界线上的每一像素点，可以计算该像素点与参考点在垂直于由该第二边界线的两个顶点构成的垂直参考线的方向上的差值，获得该像素点与参考点之间的像素差值。
值得说明的是，像素差值对应的数值是有正负之分的，其根据第二边界线上的像素点的位置有所区别。
图9是根据一示例性实施例提出的像素差值的原理示意图。如图9所示，在目标拍摄图像中，存在9个属于目标投影画面的像素点(如图9中的白色小正方形)。其中，像素点A、像素点B、像素点C、像素点D以及像素点E为右边界上的所有像素点。此时，可以将像素点A作为参考点。然后分别计算像素点A、像素点B、像素点C、像素点D以及像素点E在X轴上的像素坐标值与参考点在X轴上的像素坐标值之间的像素差值。其中，像素点A对应的像素差值为“0”、像素点B对应的像素差值为“1”、像素点C对应的像素差值为“2”、像素点D对应的像素差值为“1”以及像素点E对应的像素差值为“0”。
在步骤1133中，将第二边界线包含的像素点与参考点之间的像素差值确定为对应的第一边界线的边界曲率信息。
这里，在目标拍摄图像中计算得到第二边界线包含的像素点与参考点之间的像素差值实际上等同于第一边界线上的像素点对应的像素差值，因此，可以将第二边界线包含的像素点与参考点之间的像素差值确定为对应的第一边界线的边界曲率信息。例如，将像素点A对应的像素差值为“0”、像素点B对应的像素差值为“1”、像素点C对应的像素差值为“2”、像素点D对应的像素差值为“1”以及像素点E对应的像素差值为“0”作为对应的第一边界线的边界曲率信息，根据该边界曲率信息，可以确定第一边界线的弯曲程度。
由此，通过在目标拍摄图像中计算得到第二边界线包含的像素点与参考点之间的像素差值，可以准确且快速地获得对应的第一边界线的边界曲率信息。
在上述关于步骤120的实施方式中，阐述了两种构建目标图像的方法。在以下实施方式中，将对根据校正图像来构建目标图像的原理进行详细说明。对于根据原始的投影图像构建目标图像，其原理与根据校正图像来构建目标图像的原理是一致的，后续不再详细说明。
图10是根据一示例性实施例提出的构建目标图像的流程图。如图10所示，可以通过以下步骤构建目标图像。
在步骤210中，根据第二边界线包含的像素点与参考点之间的像素差值，在目标拍摄图像上确定需要遮挡的第一目标像素点。
这里，在第一边界线的边界曲率信息为对应的第二边界线包含的像素点与参考点之间的像素差值时，根据该像素差值，可以在目标拍摄图像上确定需要遮挡的第一目标像素点。
其中，需要遮挡的第一目标像素点是指导致第二边界线出现凹凸不平的像素点。需要遮挡的第一目标像素点也可以由该第二边界线包含的像素点与所述参考点之间的像素差值表示。
图11是根据一示例性实施例提出的构建目标图像的原理示意图。如图11所示，图11中的子图(a)为目标拍摄图像，子图(b)为在调制平面中的校正图像，子图(c)为校正后的投影画面。在子图(a)中，边界曲率信息为：像素点A对应的像素差值为“0”、像素点B对应的像素差值为“1”、像素点C对应的像素差值为“2”、像素点D对应的像素差值为“1”以及像素点E对应的像素差值为“0”。
根据该边界曲率信息，可以确定目标拍摄图像中，从上往下数的第一行像素不存在需要遮挡的像素点，第二行像素存在1个需要遮挡的像素点，为像素点B，第三行像素存在2个需要遮挡的像素点，为像素点C和像素点F，第四行像素存在1个需要遮挡的像素点，为像素点D，第五行像素不存在需要遮挡的像素点。
应当理解的是，针对每一第二边界线，该第二边界线的各行像素中需要被遮挡的像素点是根据该行像素对应的像素差值确定的。例如，在第三行像素中，像素点C对应的像素差值为“2”，则在第三行像素中需要遮挡的像素点为像素点C和像素点F两个像素点。
值得说明的是，调制平面是指投影设备的光调制器(芯片)生成图像的平面。调制平面对应的芯片包括反射式的图像调制芯片或透射式的图像调制芯片。反射式的图像调制芯片包括DMD芯片(Digital Micromirror Device，数字微镜设备)或LCOS芯片(LiquidCrystal on Silicon，硅基液晶)等，透射式的图像调制芯片包括LCD芯片(Liquid CrystalDisplay，液晶显示器)等。
在一些实施例中，可以根据第二边界线包含的像素点与参考点之间的像素差值，确定最小的像素差值对应的标准像素点的像素坐标，然后根据标准像素点的像素坐标，在目标拍摄图像上确定需要遮挡的第一目标像素。
这里，标准像素点为第二边界线中最小的像素差值对应的像素点，若存在多个像素点的像素差值最小，则从多个像素差值最小的像素点中确定一个像素点作为标准像素点。
如图11所示，根据上述边界曲率信息，可以确定到标准像素点为像素点A或像素点E。以像素点A作为标准像素点，则可以建立目标垂直线，该目标垂直线过标准像素点、且与第二边界线对应的垂直参考线平行。在图11中，目标垂直线为像素点A与像素点E构成的线段。在确定目标垂直线之后，可以将位于目标垂直线外侧的所有像素点作为需要遮挡的第一目标像素点。其中，目标垂直线的外侧是指靠近第二边界线的一侧。在图11中，需要遮挡的目标像素点为像素点B、像素点C、像素点F以及像素点D。
在步骤220中，根据投影设备的调制平面的第一分辨率与目标拍摄图像的第二分辨率之间的分辨率比值，在调制平面上确定与第一目标像素点对应的第二目标像素点。
这里，在目标拍摄图像中确定需要遮挡的第一目标像素点之后，需要将第一目标像素点转换至投影设备的调制平面上，以在调制平面上确定与第一目标像素点对应的第二目标像素点。
其中，每一第二边界线上的像素点的个数取决于拍摄装置的第二分辨率，第二分辨率越大的拍摄装置拍摄到的目标拍摄图像，每一第二边界线上的像素点个数越多。但是，投影设备的调制平面的第一分辨率是固定的，其一般为1080P，则目标投影画面对应的原始图像的每一边界线上的像素点为1080个。因此，需要根据分辨率比值，将在目标拍摄图像中的第一目标像素点转换至调制平面，以确定第二目标像素点。例如，当拍摄装置的第二分辨率为2160P、调制平面的第一分辨率为1080P时，分辨率比值为1:2，根据该分辨率比值，将需要遮挡的第一目标像素点所在像素行的差值转换为在调整平面对应像素行的像素差值。例如，当第一目标像素点为：像素点A对应的像素差值为“0”、像素点B对应的像素差值为“2”、像素点C对应的像素差值为“4”、像素点D对应的像素差值为“2”以及像素点E对应的像素差值为“0”，分别将像素差值与分辨率比值相乘，这在调整平面的对应像素行中，在调制平面中的像素差值分别为“0”、“1”、“2”、“1”、“0”，根据“0”、“1”、“2”、“1”、“0”的像素差值可以确定调制平面上确定第二目标像素点。
图11所示的子图(b)为在分辨率比值为1:1时的校正图像，在拍摄装置的第二分辨率与调制平面的第一分辨率一致的情况下，目标拍摄图像上的像素点与调制平面上的像素点的位置一一对应。此时，子图(a)中的像素点B、像素点C、像素点F以及像素点D分别与子图(b)中的黑色像素点一一对应，则子图(b)中的黑色像素点为第二目标像素点。
在步骤230中，根据第二目标像素点，构建校正图像，其中，在校正图像的第二目标像素点上设置有不透明像素。
这里，在调制平面上确定第二目标像素点之后，可以根据该第二目标像素点构建目标图像。具体是以调制平面的大小构建图像，并将该图像中的第二目标像素点设置为不透明像素，除第二目标像素点外的其他像素点设置为不透明状态，以获得校正图像。如图11中的子图(b)所示(白色方块为透明像素，黑色方块为不透明像素)。
在步骤240中，将校正图像与投影图像进行叠加，获得目标图像。
这里，在构建完成校正图像之后，可以将校正图像与投影图像进行叠加，获得目标图像。其中，校正图像实际上相当于位于投影图像上层的蒙版图层，在投影过程中，通过校正图像上的不透明像素，对投影图像上被投影设备的镜头影响的像素进行遮挡，使得被遮挡的像素不显示在投影画面中，以使目标图像投射在投影区域中的投影画面的边界在用户视觉中呈现为直线。具体效果如图11中的子图(c)所示，其中，在图11的子图(c)中，白色像素点为投影画面，黑色像素点则作为边界，相当于幕布的黑色边界。
由此，通过根据目标拍摄图像确定到的边界曲率信息，可以构建对应的校正图像，并根据校正图像与投影图像构建目标图像，使得目标图像投射在投影区域中的投影画面的边界在用户视觉中呈现为直线。可以在不对投影设备的镜头进行修正的情况下，消除由于投影设备的镜头导致的投影画面的边界出现“毛边”的问题，以大幅降低投影设备的生产成本。而且，该校正图像可以一次构建，多次使用。
值得说明的是，在上述步骤210至步骤240中，详细说明了根据分辨率比值来构建目标图像的过程。在另一些实施方式中，在执行步骤1131之前，若目标拍摄图像的第二分辨率与调制平面的第一分辨率不一致，则可以根据分辨率比值将目标拍摄图像的第二分辨率转换为与调制平面的第一分辨率一致，获得新的目标拍摄图像。然后基于该新的目标拍摄图像，执行上述步骤1131至步骤1133，获得的第一边界线的边界曲率信息实际上是与调制平面一一对应的，在步骤220中，则可以将分辨率比值设置为1，获得第二目标像素点。
在一些可以实现的实施方式中，可以对目标图像位于边缘区域的像素进行透明度渐变处理，获得新的目标图像。
这里，由于目标图像中凸出的像素在平滑的边缘上会显得特别突兀，导致投影画面出现明显的锯齿感，导致用户的观感不佳。通过对目标图像位于边缘区域的像素进行透明度渐变处理，可以使得目标图像中凸出的像素不显得那么突兀，从而提高投影画面的显示质量。其中，透明度渐变处理是指在边界线的方向上对同一边界线上像素进行透明度渐变处理，也可以仅对同一边界线上的不透明像素进行透明度渐变处理。
值得说明的是，在对不透明像素进行透明度渐变处理时，可以使用不同的渐变参数，渐变参数α＝255/n，其中，n为常数，可以根据实际需要选择n的数值，一般情况下，n的取值为16或32，以在减弱凸出的像素的突兀感的同时，不降低目标图像对“毛边畸变”的校正效果。
图12是根据一示例性实施例提出的经过渐变处理后的目标图像的示意图。如图12所示，在子图(a)中，右边界的像素未做透明度渐变处理，右边界显得较为突兀。在子图(b)中，采用n＝8对右边界的像素进行透明度渐变处理。在子图(c)中，采用n＝16对右边界的像素进行透明度渐变处理。在子图(d)中，采用n＝1080对右边界的像素进行透明度渐变处理。可见，n的取值越大，右边界突出的像素显得越不突兀。
下面，结合附图13对本公开实施例提出的投影方法的效果进行举例说明。
图13是根据一示例性实施例提出的投影装置的模块连接示意图。如图13所示，本公开实施例提供了一种投影装置，该投影装置1300包括：
确定模块1301，配置为确定投影设备在正投影状态下向投影区域投射的目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息；
投影模块1302，配置为投影目标图像，其中，目标图像的边缘区域包括根据边界曲率信息设置的不透明像素，以使目标图像投射在投影区域中的投影画面的边界在用户视觉中呈现为直线。
可选地，确定模块1301包括：
控制单元，配置为控制投影设备在正投影状态下向投影区域投射目标投影画面；
获取单元，配置为获取目标拍摄图像，其中，目标拍摄图像是拍摄装置以预设拍摄条件对投影区域进行拍摄而获得的；
曲率确定单元，配置为根据目标拍摄图像，确定目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息。
可选地，曲率确定单元包括：
像素单元，配置为在目标拍摄图像中确定位于目标投影画面的第二边界线上的像素点的像素坐标；
距离单元，配置为针对第二边界线，将该第二边界线上的一个目标点作为参考点，并根据位于第二边界线上的每一像素点的像素坐标，确定每一像素点与参考点之间的像素差值，其中，像素差值包括像素点与参考点在垂直于由该第二边界线的两个顶点构成的垂直参考线的方向上的差值；
边界确定单元，配置为将第二边界线包含的像素点与参考点之间的像素差值确定为对应的第一边界线的边界曲率信息。
可选地，投影模块1302包括：
遮挡单元，配置为根据第二边界线包含的像素点与参考点之间的像素差值，在目标拍摄图像上确定需要遮挡的第一目标像素点；
转换单元，配置为根据投影设备的调制平面的第一分辨率与目标拍摄图像的第二分辨率之间的分辨率比值，在调制平面上确定与第一目标像素点对应的第二目标像素点；
图像构建单元，配置为根据第二目标像素点，构建校正图像，其中，在校正图像的第二目标像素点上设置有不透明像素；
叠加单元，配置为将校正图像与投影图像进行叠加，获得目标图像。
可选地，遮挡单元包括：
差值单元，配置为根据第二边界线包含的像素点与参考点之间的像素差值，确定最小的像素差值对应的标准像素点的像素坐标；
像素定位单元，配置为根据标准像素点的像素坐标，在目标拍摄图像上确定需要遮挡的第一目标像素。
可选地，获取单元包括：
第一拍摄单元，配置为在拍摄装置以目标拍摄条件对投影区域进行拍摄时，将拍摄装置拍摄到的第一拍摄图像作为目标拍摄图像，其中，目标拍摄条件为拍摄装置的光轴垂直于投影区域、且过目标投影画面的中心点；
第二拍摄单元，配置为在拍摄装置未以目标拍摄条件对投影区域进行拍摄时，获取拍摄装置拍摄到的第二拍摄图像；
变换单元，配置为根据第二拍摄图像中的目标投影画面与目标投影画面对应的原始图像构建的透视变换矩阵，结合第二拍摄图像各个顶点的坐标信息，获得目标拍摄图像。
可选地，装置1300还包括：
渐变模块，配置为对目标图像位于边缘区域的像素进行透明度渐变处理，获得新的目标图像。
关于上述投影装置1300的各个功能模块的具体执行过程已在关于投影方法的实施例中进行了详细说明，在此不再赘述。
下面参考图14，其示出了适于用来实现本公开实施例的投影设备600的结构示意图。本公开实施例中的投影设备可以是独立的设备，也可以是能与其他智能终端配合使用的模组。图14示出的投影设备600仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图14所示，投影设备600可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储装置608加载到随机访问存储器(RAM)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还存储有投影设备600操作所需的各种程序和数据。处理装置601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。
通常，以下装置可以连接至I/O接口605：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置606；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置607；包括例如磁带、硬盘等的存储装置608；以及通信装置609。通信装置609可以允许投影设备600与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图14示出了具有各种装置的投影设备600，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在非暂态计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置609从网络上被下载和安装，或者从存储装置608被安装，或者从ROM 602被安装。在该计算机程序被处理装置601执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。
需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
在一些实施方式中，投影设备与拍摄装置可以利用诸如HTTP(HyperTextTransfer Protocol，超文本传输协议)之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信，并且可以与任意形式或介质的数字数据通信(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)，广域网(“WAN”)，网际网(例如，互联网)以及端对端网络(例如，ad hoc端对端网络)，以及任何当前已知或未来研发的网络。
上述计算机可读介质可以是上述投影设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该投影设备中。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该投影设备执行时，使得该投影设备：确定投影设备在正投影状态下向投影区域投射的目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息；投影目标图像，其中，目标图像的边缘区域包括根据边界曲率信息设置的不透明像素，以使目标图像投射在投影区域中的投影画面的边界在用户视觉中呈现为直线。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言——诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本公开实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定。
本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上***(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行***、装置或设备使用或与指令执行***、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体***、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
Claims (10)
1.一种投影方法，其特征在于，包括：
确定投影设备在正投影状态下向投影区域投射的目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息；
投影目标图像，其中，所述目标图像的边缘区域包括根据所述边界曲率信息设置的不透明像素，以使所述目标图像投射在所述投影区域中的投影画面的边界在用户视觉中呈现为直线。
2.根据权利要求1所述的投影方法，其特征在于，所述确定投影设备在正投影状态下向投影区域投射的目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息，包括：
控制投影设备在正投影状态下向投影区域投射目标投影画面；
获取目标拍摄图像，其中，所述目标拍摄图像是拍摄装置以预设拍摄条件对所述投影区域进行拍摄而获得的；
根据所述目标拍摄图像，确定所述目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息。
3.根据权利要求2所述的投影方法，其特征在于，所述根据所述目标拍摄图像，确定所述目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息，包括：
在所述目标拍摄图像中确定位于目标投影画面的第二边界线上的像素点的像素坐标；
针对所述第二边界线，将该第二边界线上的一个目标点作为参考点，并根据位于所述第二边界线上的每一所述像素点的像素坐标，确定每一所述像素点与所述参考点之间的像素差值，其中，所述像素差值包括所述像素点与所述参考点在垂直于由该第二边界线的两个顶点构成的垂直参考线的方向上的差值；
将所述第二边界线包含的所述像素点与所述参考点之间的像素差值确定为对应的所述第一边界线的边界曲率信息。
4.根据权利要求3所述的投影方法，其特征在于，所述目标图像通过以下步骤获得：
根据所述第二边界线包含的所述像素点与所述参考点之间的像素差值，在所述目标拍摄图像上确定需要遮挡的第一目标像素点；
根据所述投影设备的调制平面的第一分辨率与所述目标拍摄图像的第二分辨率之间的分辨率比值，在所述调制平面上确定与所述第一目标像素点对应的第二目标像素点；
根据所述第二目标像素点，构建校正图像，其中，在所述校正图像的所述第二目标像素点上设置有所述不透明像素；
将所述校正图像与投影图像进行叠加，获得所述目标图像。
5.根据权利要求4所述的投影方法，其特征在于，所述根据所述第二边界线包含的所述像素点与所述参考点之间的像素差值，在所述目标拍摄图像上确定需要遮挡的第一目标像素点，包括：
根据所述第二边界线包含的所述像素点与所述参考点之间的像素差值，确定最小的像素差值对应的标准像素点的像素坐标；
根据所述标准像素点的像素坐标，在所述目标拍摄图像上确定需要遮挡的第一目标像素。
6.根据权利要求2所述的投影方法，其特征在于，所述获取目标拍摄图像，包括：
在所述拍摄装置以目标拍摄条件对所述投影区域进行拍摄时，将所述拍摄装置拍摄到的第一拍摄图像作为所述目标拍摄图像，其中，所述目标拍摄条件为所述拍摄装置的光轴垂直于所述投影区域、且过所述目标投影画面的中心点；
在所述拍摄装置未以所述目标拍摄条件对所述投影区域进行拍摄时，获取所述拍摄装置拍摄到的第二拍摄图像；
根据所述第二拍摄图像中的目标投影画面与所述目标投影画面对应的原始图像构建的透视变换矩阵，结合所述第二拍摄图像各个顶点的坐标信息，获得所述目标拍摄图像。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的投影方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述目标图像位于边缘区域的像素进行透明度渐变处理，获得新的目标图像。
8.一种投影装置，其特征在于，包括：
确定模块，配置为确定投影设备在正投影状态下向投影区域投射的目标投影画面的第一边界线的边界曲率信息；
投影模块，配置为投影目标图像，其中，所述目标图像的边缘区域包括根据所述边界曲率信息设置的不透明像素，以使所述目标图像投射在所述投影区域中的投影画面的边界在用户视觉中呈现为直线。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理装置执行时实现权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。
10.一种投影设备，其特征在于，包括：
存储装置，其上存储有计算机程序；
处理装置，用于执行所述存储装置中的所述计算机程序，以实现权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116546175A (zh) * | 2023-06-01 | 2023-08-04 | 深圳创疆网络科技有限公司 | 基于自动感应实现投影仪的智能控制方法及装置 |
| CN116546175B (zh) * | 2023-06-01 | 2023-10-31 | 深圳创疆网络科技有限公司 | 基于自动感应实现投影仪的智能控制方法及装置 |
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